球面冲击波作用下船体梁运动响应特性

将船舶结构简化为刚塑性等截面船体梁,以炸药在船体梁中部正下方爆炸工况为研究对象,提出了一种计算船体梁在近场爆炸冲击波作用下发生整体运动响应的理论方法。根据冲击强度的不同,将整体运动划分为刚体运动和塑性运动,分别建立了相应的运动理论模型,并进一步分析了两种运动形式的一般特性。结果表明:船体梁发生刚体运动时,结构的整体运动速度和位移随着时间的增加而非线性增大,但运动幅值较小;船体梁进入塑性运动后,其运动过程可看作是正向刚体上升过程中叠加了一个反向塑性变形过程,且梁中部以反向变形损伤为主。     

水下近距爆炸作用下弹性钢板处的空化特性研究

弹性钢板在水下近距爆炸作用下,冲击波会使其附近流体形成局部空化,脉动气泡会使流体形成锥形空化。利用平面冲击波理论对局部空化的形成特性进行了研究,理论分析了结构目标尺度的变化对空化区域形成的影响,并通过具体试验对局部空化理论进行了验证,两者符合较好;通过试验和数值仿真方法研究了气泡脉动引起的锥形空化的形成特点,初步分析了锥形空化的形成原因。结果表明,锥形空化对结构具有较大的冲击作用。     

基于后向散射的光尾流探测系统

研制了基于后向散射的光尾流探测系统,使用该系统进行了实验室环境下的模拟尾流气泡探测实验和海洋环境下的舰船尾流探测试验.结果表明,该探测系统具有较好的舰船尾流探测能力,验证了基于后向蝌散射的光尾流探测方法的可行性.     

“新秀”闪亮水下战场

未来的水下战场将更加扑朔迷离、充满杀机：不仅海底战场环境日趋复杂,原先的常规潜艇、核潜艇等水下作战平台的隐蔽性更好、打击力更强,而且不断涌现出许多海底战场“新秀”,无人潜艇就是其中的佼佼者。     

水下回转体外形流体动力性能仿真

通过对回转体外形流体动力参数的前瞻性仿真计算研究,探讨了使用FLUENT软件对水下回转体外形流体动力性能进行预测的可行性.在利用该软件对回转体表面流场进行数值仿真时,针对该绕流流场存在回流等特点,合理选择了计算域、计算网格、人口、出口边界条件以及其他流动参数.仿真计算结果与风洞实验对比表明,该方法对水下回转体外形流体动力性能的预测精度较高,且对流场的显示更加详细、直观.所取得的研究成果对水下航行器的外形设计具有重要参考价值,可缩短外形设计周期和节约设计费用.     

水中爆炸作用下隧道毁伤效应研究

为研究隧道在水中爆炸荷载作用下的毁伤机理和破坏形态,选取典型管节,建立隧道管节的耦合Lagrange-Euler(CLE)三维数值模型,通过水下爆炸试验验证了CLE方法和材料模型的准确性。开展隧道管节的毁伤效应数值模拟,分析冲击波作用过程、管节损伤演化过程和管节破坏机理;进行参数分析,比较不同炸药当量和爆炸距离对管节毁伤程度和破坏模式的影响。结果表明：在水中爆炸作用下,隧道管节的损伤过程超过冲击波的作用时间。在同种炸药当量下,管节前壁的损伤程度随爆炸距离的增加而降低;后壁的损伤程度主要受炸药当量影响,爆炸距离对其影响较小。以位移变形为损伤指标,拟合得到函数关系式,并给出不同破坏程度的临界曲线,可用于评估隧道管节的破坏程度。     

基于改进引导滤波算法的水下图像复原

针对水下图像对比度低,细节模糊,存在颜色偏差的问题,提出一种基于改进引导滤波的水下图像复原算法。将红通道进行反转得到新的水下模型,利用红色暗通道图估计背景光;通过饱和度估计粗透射率图,利用改进的引导滤波算法对透射率图进行细化;对恢复后的图像进行图像增强处理。使用该算法与几种水下图像处理算法对多种水下环境中的图像进行处理,比较视觉效果和UCIQE等评价指标。实验结果表明,算法可以有效复原出清晰图像,校正颜色失真,提高对比度,增强细节,且对人工光源区域也同样适用。     

基于因子图的AUV协同导航通信延迟误差补偿算法

针对自主水下航行器协同导航系统水声通信延迟导致的定位误差增大问题,在因子图协同导航算法框架下提出一种基于量测信息重建的通信延迟补偿算法。首先,基于主从式协同导航系统状态方程、量测方程构建因子图模型。由于多个自主水下航行器距离量测信息导致因子图模型存在环结构,故通过两次消息传递迭代求解各节点变量概率密度分布。随后,在广播式水声通信延迟机理分析基础上进行量测信息重建,并将其接入因子图代替原始量测信息进行消息传递与解算,从而补偿水声通信延迟。仿真实验结果表明,所提算法可以有效提高从自主水下航行器定位精度,没有通信延迟补偿的协同导航算法定位精度与水声通信固定延迟呈反比,在水声通信固定延迟为10 s的条件下,所提算法相比没有通信延迟补偿的协同导航算法,定位精度可以提高82.57%。     

基于水下目标定位的领航者-跟随者水下航行器编队控制

自主水下航行器是海战中水下武器的重要组成部分,多水下航行器协同作战可提升整个系统的作业效率与鲁棒性。针对水下航行器领航者-跟随者编队控制中跟随者获取领航者信息的方式,提出了基于水下目标定位方法的领航者-跟随者编队控制框架,设计了基于李雅普诺夫方法的编队控制器,证明闭环系统的一致渐进稳定。最后通过仿真案例佐证了本文的理论成果。     

水下目标跟踪技术

基于水下精确制导的要求,指出了水下目标跟踪技术的重要性和必要性,并分别就水下目标跟踪问题的分类、跟踪坐标系的选择、动载体下探测器的目标跟踪方法、目标运动模型、滤波方法、水下目标跟踪的特点做了叙述,同时对以后的发展方向作了展望.